Higher order Taxa
Species
Serratia marcescens
Description and Significance
Serratia marcescens is a motile,short rod-shaped, Gram-negative, facultative anaerobe bacterium, classified as an opportunistic pathogen., Det upptäcktes 1819 av Bartolomeo Bizio i Padua, Italien. Bizio heter släktet Serratia för att hedra och italienska fysiker som heter Serratia, och valde marcescens för artens namn efter det latinska ordet för röta . Serratia marcescens ansågs först vara ofarligt (icke-patogen). På grund av sin förmåga att producera röd pigmentering användes den först 1906 som en markör för att spåra bakteriell aktivitet eller överföring . Det var inte förrän senare på 1950 – talet att den amerikanska regeringen experimenterade med Serratia marcescens och de skadliga effekterna som bakterierna orsakar avslöjades., En studie med Serratia marcescens genomfördes för att bestämma möjligheten att biologiska vapen överförs av vindström. I den berömda ”Operation Sea Spray” den AMERIKANSKA Armén fyllt ballonger med Serratia marcescens och exploderade dem över San Fransisco. Serratia marcescens valdes eftersom det lätt spårades på grund av sin pigmentproduktion. Det var emellertid en ökning av antalet lunginflammation och urinvägsinfektioner som rapporterades i regionen strax efter experimentet genomfördes ., Även om Serratia marcescens klassificerades som en mänsklig patogen på 1960-talet, använde forskaren det fortfarande som en bakteriell spårämne långt in på 1970-talet .
Optimalt, Serratia marcescens växer vid 37°C, men den kan växa i temperaturer som sträcker sig från 5-40°C. De växer i pH-nivåer som sträcker sig från 5 till 9 . Serratia marcescens är känd för den röda pigmentering den producerar kallas prodigiosin. Prodigiosin består av tre pyrrolringar och produceras inte vid 37 ° C, men vid temperaturer under 30 ° C ., Den röda pigmentproduktionen är inte närvarande i alla stammar, men i de som den är närvarande kan den likna blod . Detta och det faktum att Serratia marcescens vanligtvis växer på bröd och kommunion wafers lagrade på fuktiga platser, har lett forskare att föreslå Serratia förorening som en möjlig förklaring till transubstantiation mirakel (omvandlingen av bröd till Kristi kropp och blod). Till exempel säger historien om Bolsenas mirakel att en präst med tvivel om Kristi närvaro i den helgade värden år 1263 presiderade över en massa i Bolsenas basilika., Efter att ha talat helgens ord började blod droppa från den helgade värden på händerna och altaret . Denna händelse avbildades av Raphael på Vatikanens väggar .
Genomet Struktur
genomet av Serratia marcescens stam Db11 var ordnat av den Sanger Institute med collaboaration av Dr. Jonathan Ewbank av Centre d’Immunologie de Marseille Luminy. Det färdiga genomet består av en enda cirkulär kromosom av 5,113,802 bp innehållande ett G+C-innehåll på 59.51% .,
cellstruktur och Metabolism
Serratia marcescens är kort och stavformad. Det är en fakultativ anaerob, vilket innebär att den kan växa antingen i närvaro av syre (aerob) eller i frånvaro av syre (anaerob). Främst använder jäsning som medel för att samla energi och har enzymer (superoxiddismutas, katalas eller peroxider) som skyddar den från reaktiva syrearter, så att den kan leva i syrehaltiga miljöer. Serratia marcescens är en gramnegativ bakterie., Gramnegativa bakterier har en tunn cellvägg gjord av ett enda lager av peptidoglykan som är innesluten av ett yttre membran. Det yttre membranet har lipopolysackarider (LPS), som är en speciell typ av fosfolipid sammansatt av fettsyror som är fästa vid en glukosaminfosfatdimer. En glukosamin är sedan fäst vid en kärnpolysackarid som sträcker sig till O-polysackariderna. Det yttre membranet tjänar också som ett medel för att reglera upptaget av näringsämnen och uteslutning av toxiner. Proteinporerna och transportörerna som finns i kuvertskikten varierar i selektivitet .,
Serratia marcescens är rörlig och reser på flera olika sätt. En enda Serratia marcescens bakterie kan simma med hjälp av sin flagellum . Som en grupp kan de svärma ihop på agar med lägre koncentrationer (0 .5-0.8%) . Svärmercellerna kan sträcka sig i längd från 5-30 µm och de är mycket flagellerade och nonseptated. Serratia marcescens har cirka 100-1000 flagella per simmare cell . Serratia marcescens kan också bilda en biofilm (komplex struktur bestående av utsöndras mucilaginous matrixto bildar en skyddande beläggning som de är inneslutna ).,
Hydrolys av kasein är inte ett vanligt drag och är därför användbart vid differentiering av Serratia marcescens från 438 stammar av Enterobacteriaceae och Pseudomonadaceae familjer . Serratia marcescens har reproducerbar förmåga att bryta ner kasein som producerar en clearing på mjölkagarplattor. Kasein är ett protein utfällt från mjölk som utgör grunden för ost och viss plast . Serratia marcescens använder extracellulära enzymer som kallas proteaser för att bryta ner peptidbindningar (CO-NH) i kasein ., På samma sätt bryter ett extracellulärt enzym som kallas gelatinas ner gelatin, ett ofullständigt protein som saknar tryptofan. Gelatinhydrolys omvandlar proteinet till enskilda aminosyror och får det att smälta under kalla förhållanden (under 25 °C) när det annars skulle vara fast .
Det finns andra biokemiska tester som hjälper till att identifiera Serratia marcescens i labbet. Det är negativt för det metylröda testet på grund av deras produktion av 2, 3 – butandiol och etanol, men positivt för Voges-Proskauer-testet, vilket visar en organisms förmåga att omvandla pyruvat till acetoin ., Serratia marcescens är negativ för syraproduktion på laktos, men positiv glukos och sackaros (med gasproduktion) jäsning. Nitrattester är positiva eftersom nitrat i allmänhet används som den slutliga elektron acceptorn snarare än syre . Citrate (positivt test) används av Serratia marcescens att producera pyrodruvsyra. Det är positivt för dekarboxylas, vilket är avlägsnandet av en karboxylgrupp från en aminosyra, som producerar en Amin och koldioxid.Den röda pigmentering (prodigiosin) som Serratia marcescens är känd för kan vara en särskiljande faktor men är endast närvarande i vissa stammar., Det är inte exakt känt varför detta är, men det är hypotetiskt att det är en tätt reglerad genprodukt. Prodigiosin kan utlösa kroppens immunförsvar (antikroppar och T-celler), så det är möjligt att Serratia marcescens som lever i en mänsklig kropp kommer att begränsa prodigiosin syntes och därmed undgå upptäckt av värdens immunförsvar. Många stammar verkar ha förlorat förmågan att producera det alls.
ekologi
Serratia marcescens är allestädes närvarande. Det finns ofta i jord, vatten, växter och djur., Det är allmänt närvarande i icke dricksvatten i underutvecklade länder på grund av dålig klorering. Denna mikroorganism är ett vanligt medel som är ansvarigt för förorening av Petriplattor i laboratorier och finns också att växa på bröd . Även om S. marcescens är en patogen mikroorganism, är det bara så med immunkompromiserade individer som de som finns på sjukhus där många av de dokumenterade infektionerna äger rum., Överföringsmetoden för denna mikroorganism är antingen direktkontakt eller av katetrar, droppar, saltvattenbevattningslösningar och andra lösningar som tros vara sterila .
patologi
Serratia marcescens är en opportunistisk patogen som orsakar nosokomiala infektioner. Det är resistent mot många antibiotika som traditionellt används för att behandla bakterieinfektioner, såsom penicillin och ampicillin ., Detta beror på alla Serratia marcescens egenskaper; unikt membran (LPS) som gramnegativa bakterier, förmågan att överleva i aeroba och anaeroba förhållanden och dess motilitet . De flesta stammar är resistenta mot flera antibiotika på grund av närvaron av R-faktorer (gener som kodar för antibiotikaresistens) på plasmider .Det finns många sjukdomar som är förknippade med Serratia marcescens: sepsis, bakteriemi, hjärnhinneinflammation och cerebrala abscesser, urinvägsinfektioner, osteomyelit, okulära infektioner och endokardit ., På grund av det stora utbudet av sjukdomar orsakar Serratia marcescens, det finns inte ett avgörande symptom eller ursprungskälla. De biofilmer som produceras är i allmänhet patogena i kroppen .
som nämnts i cellstrukturen är LPS-skiktet fäst vid det yttre membranet hos gramnegativa bateria. LPS fungerar som endotoxin (en cellkomponent som är ofarlig så länge patogenen förblir intakt). Frisläppandet av LPS skulle stimulera värdförsvaret och få dem att genomgå dödlig endotoxisk chock ., Närvaron av LPS gör det därför svårt att döda Serratia marcescens utan att orsaka död hos värdens celler.
några av antibiotika har visat sig vara effektiva mot Serratia marcescens är antipseudomonala beta-laktamantibiotika, som dödar bakterier genom att hämma cellväggssyntes. Även om de har utvecklats och använts för att döda pseudomonas, har de också visat sig vara effektiva mot Serratia marcescens och andra närbesläktade gramnegativa bakterier. En del av den problematiska naturen hos denna organism är dess förmåga att kolonisera vilken yta som helst., Till exempel har Serratia marcescens identifierats som den vanligaste organismen som finns i både hornhinnans skrapningar och kontaktlinser . Det har dock visat sig att polyquaternium-1 (en biocid som används kommersiellt i en kontaktlinsdesinfektionslösning) är aktiv mot det cytoplasmiska membranet av Serratia marcescens .
r-faktorer
S. marcescens innehåller dessa r-faktorer som är en specifik typ av plasmid bär en eller flera gener som ger resistens mot olika typer av antimikrobiella medel.,R-faktorernas bidrag till Serratias resistens mot olika droger har studerats så långt tillbaka som 1969. Denna studie fann att av 22 flera resistenta strianer kunde 21 överföra någon form av deras motstånd mot andra. Denna studie visade också att läkemedelsresistens var mycket vanligare i Serratia än hos någon annan vanlig isolerad medlem av Enterobacteriaceae., Det konstaterades också att R-faktorerna inte bara förmedlade läkemedelsresistens mot de stammar som en gång var mottagliga för vissa läkemedel, men det gav ytterligare resistens mot läkemedel som stammarna redan tidigare var resistenta mot . Sedan dess har andra experiment dragit slutsatsen att överföringssystemet för R-faktorer i Serratia marcescens kan vara temperaturkänsligt och mer sannolikt att inträffa mellan de organismer som befinns vara närmare besläktade fylogenetiskt.
Effluxpumpar
Gör inte bara S., marcescens har r-faktorer som kodar gener för särskilt läkemedelsresistens, men det innehåller också sofistikerade effluxpumpar som ytterligare tar bort toxiner som kan vara dödliga för mikroorganismen. Specifikt var sdexy den första multidrug effluxpumpen som tillhör familjen RND (Resistance-Nodulation-Cell Division) som hittades i S. marcescens. Sdey-genen befanns vara medlem i RND-familjen, medan SdeX är medlem i membranfusionsproteinerna., När man arbetar ordentligt (omuterad) minskar dessa proteiner organismens mottaglighet för erytromycin, tetracyklin, norfloxacin, bensalkoniumklorid, etidiumbromid, acriflavin och rhodamin 6G (referens 4). Andra efflux pumpar har också kategoriserats som sdeab RND pump och sdecde RND pump. De tidigare funktionerna med en bred substratspecificitet och den senare består av ett membranfusionsproteiner (MFP)och två olika RND-transportörer (SdeD och SdeE).
en annan typ av multidrug effluxpump som finns i denna mikroorganism är en ABC-typ effluxpump som heter SmdAB., Både SmdA och SmdB gener måste vara närvarande och är nödvändiga för resistens.
Aktuell Forskning
En nyligen genomförd studie visar att Serratia marcescensost3 producerar en roman prodigiosin kallas MAMPDM ((2,2′-dipyrrylmethene))som kan ha en viktig inverkan på behandling av cancer. Detta röda pigment visade en selektiv cytotoxisk aktivitet i cancercellinjer, men däremot visade det en minskad toxicitet för icke maligna celler. De kom till slutsatsen att Serratia marcescensost3 på en gång kan användas som en källa för att utveckla en anti-cancerförening .,
en annan studie tyder på att Serratia marcescens stam NCTC 10211 kan fungera som ett probiotikum för att hämma tillväxten av H. pylori, det orsakande medlet av magsår . Vid undersökning av flera olika arter och bakteriestammar avslöjade Serratia marcescens stam NCTC 10211 slående inhiberingszoner när de ympades med olika Hp-stammar.Komponenterna och / eller mekanismen som är involverade i hämning av Hp-proliferation är fortfarande inte väl förstådda. Ytterligare forskning behövs för att isolera och karakterisera de hämmande ämnena så att de kan användas för Hp-terapi., Det är till stor del oklart om Serratia marcescens har baktericidial aktivitet eller om främjar förändringar i Hp: s fysiologi och morfologi.
Serratia marcescens har en unik förmåga att producera extracellulära enzymer (28). Flera sådana enzymer har visat sig ha förmågan att försämra kitin, ett ämne som huvudsakligen innefattar svampcellväggar (28). Dessa chitinolytiska enzymer kan ha möjliga industriella och jordbruksanvändningar, såsom införandet av dessa gener för kitinnedbrytande enzymer i grödor samt fermentativa bakterier (28)., Ytterligare forskning om proteinmodifiering av nukleotidsekvenser skulle möjliggöra förbättrat uttryck för kitinproducerande gener, vilket ger en skyddsmekanism för mottagliga växter och fermentativa bakterier mot svampinfektioner (28).
1.amh10. ”Serratia Marcescens.”MicrobLog.com. 4 Augusti 2006. 7 Nov. 2008. © 2008 <http://microblog.me.uk/89>
6.Torsk Caroline, Brian V. Jones, Eshwar Mahenthiralingam, A. Denver Russell och Jean-Yves Maillard., ”Identifiering av gener som är involverade i känsligheten hos Serratia marcescens till polyquaternium-1.”Journal of Antimicrobial Kemoterapi (2004) 54, 370-375
7.”Utdrag ur Serratia.”Emedicine.com. 19 Nov. 2008. © 1996-2006 av WebMD <http://www.emedicine.com/med/byname/serratia.htm>
10.”Serratia Marcescens Bakterier.”serratia-marcescens.org. 9 Nov. 2008. <http://www.serratia-marcescens.org/>
12.Salisbury, Willaiam och Joseph Likos. Hydrolys av kasein: ett differentiellt stöd för identifiering av Serratia marcescens. J. clin. Väg.,, 1972, 25, 1083-1085
14.”Serratia marcescens.”Wikipedia.org 24 Oktober. 2008. 19 Nov. 2008. <http://en.wikipedia.org/wiki/Serratia_marcescens>
15.Schlegel, Hans. Allmän Mikrobiologi. © Georg Thieme Verlag, Stuttgart 1992. s.88.
16.Shapiro, Jakob och Martin Dworkin. Bakterier som multicellulära organismer. © 1997 av Oxford University Press, Inc. 210
17.Simurda, Maryanne. ”Institutionen för biologi fakultet och forskning.”9 Nov. 2008. <http://biology.wlu.edu/simurda.htm>
18.Slonczewski, Joan och John Foster., Mikrobiologi: En Utvecklande Vetenskap. © 2009 W. W. Norton & Company, Inc. 91, 488
20.Yuko Tanaka, Junko Yuasa, Masahiro Baba, Taichiro Tanikawa, Yoji naka-gawa och Tohey Matsuyama. ”Temperaturberoende bakteriostatisk aktivitet av Serratia marcescens”. Microb. Environ.. Vol. 19: 236-240 (2004) .
21. http://www.sanger.ac.uk/Projects/S_marcescens/
22. http://commtechlab.msu.edu/sites/dlc-me/zoo/microbes/serratia.html
23. Cooksey Robert, Nåd Thorne, Edmund Farrar. ”R faktor medierad antibiotikaresistens i Serratia marcescens. Antimikrobiella Medel Och Kemotheraphy. Vol 10. Nej., Den 1 juli 1976 s 123-127.
24. Belgic, Sanela och Elizabeth A. Worobec. ”Karakterisering av Serratia marcescens SdeCDE multidrug utflöde pump studerade via gen knockout mutagenicitet”. Institutionen för Mikrobiologi, University of Manitoba, Winnipeg, MB R3T 2N2, Kanada.
25. Taira Matsuo, Jing Chen, Yusuke Minato, Wakano Ogawa, Tohru Mizushima, Teruo Kuroda, och Tomofusa Tsuchiya. ”SmdAB, en Heterodimeriskt ABC-Typ Multidrug Utflöde Pump i Serratia marcescens. Tidning för Bakteriologi, Jan.2008, s.648-654.
27. R Krausse, K. Piening, U. Ullman., ”Hämmande effekter av olika mikroorganismer på tillväxten av Heliobacter pylori. Brev i tillämpad Mirobiologi 2005, 40, 81-86.
28. Hejazi, A.,och Falkiner, F. R. ”Serratia marcescens” Tidning för Medicinsk Mikrobiologi, 1997. Volym 46. 903-912.
Redigerad av Irina Mashenko och Abrehet Tesfamicael studenter M Glogowski vid Loyola University 1- http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC87738/
Leave a Reply